Прорыв предполагался силами 6-й армии комбинированным ударом — в лоб и десантом через Сиваш на Литовский полуостров. На Чонгарском направлении планировался вспомогательный удар. Отступившие белые части едва успели обосноваться на позициях. Давать им какую-то передышку, чтобы прийти в себя и дополнительно укрепиться, Фрунзе не собирался. Да и из Москвы его торопили. 3.11 завершилась операция в Таврии, а через 2–3 дня красные уже изготовились идти на приступ. Ждали только западного ветра, который в этих местах отгонял воду Сиваша на 7-10 км, обнажая дно. Вскоре дождались.
7.11 красные произвели демонстрацию на Чонгарском направлении, один из полков 30-й дивизии переправился по наплавному мосту в Крым, ворвался в первую линию траншей, но был выбит и едва спасся. Стало ясно, что красные намерены штурмовать полуостров. В этот день Крым был объявлен на осадном положении. Руководство обороной возлагалось на Кутепова, под командованием которого объединялись все войска.
В ночь на 8.11 началась основная операция Фрунзе. В лоб Турецкий вал штурмовала группа Блюхера из четырех бригад 51-й дивизии, Латышской дивизии, артгруппы из 55 орудий, 14 танков и бронемашин. Через Сиваш направлялся десант по трем бродам. Справа две бригады 51-й дивизии, в центре 52-я дивизия, слева — 15-я. Общая численность переправляющихся достигала 20 тыс. чел., вдесятеро больше, чем повстанцев Фостикова. Страницы советской литературы и кадры фильмов о бойцах, отважно уходящих в воду, не имеют ничего общего с действительностью. Дно было совершенно открыто. А погода стояла холодная, в ночь операции мороз дошел до минус двенадцати. Грязь подмерзла. Авангарды шли вообще посуху. Следующим, когда корка была разбита ногами и колесами орудий, приходилось идти в грязи, доходившей до щиколоток, на отдельных участках по лужам. Лишь 52-й дивизии досталось тяжелее — около километра двигаться по ледяной жиже, доходившей почти до пояса. Обнаружить десант белые никак не могли — опустился густой туман. В этом тумане 15-я дивизия слегка заблудилась — вышла на крымский берег даже дальше, чем предполагала. Ей пришлось возвращаться, чтобы оказаться у основания Литовского полуострова, в тылу бригады Фостикова.
52-я вышла на кубанцев в лоб. В 2 часа ночи ее авангарды выбили окоченевших казаков из первой линии окопов. На подмогу Фостикову из ближайшей деревушки выступили несколько батальонов дроздовцев, отбросили красных назад. Но во фланг дроздовцам ударила подоспевшая 15-я дивизия. В рукопашной белогвардейцы опрокинули и прижали к берегу один из ее полков. Однако силы красных прибывали, подходили все новые и новые части, растянувшиеся на бродах. Белые стали отступать. Часть кубанцев сдалась. Правда, продвинуться дальше Литовского полуострова большевикам так и не удалось. Их остановили артогнем и контратаками. Из тыла подошли на помощь части 34-й, Корниловской дивизий, несколько броневиков. Третья колонна красных, две бригады 51-й дивизии, запоздала с переправой и приблизилась к Крыму только в 8 часов утра. Выйти на берег ей не дали. Контратакой 2-го Дроздовского полка она была отброшена и залегла в грязи на дне Сиваша. Дождавшись «хвостов» колонны, полки большевиков штыковой атакой оттеснили белых и зацепились за берег, однако через час их снова скинули в болото.
Лобовой штурм Турецкого вала начался с задержкой из-за тумана, мешавшего артиллерии. Потом последовала артподготовка, длившаяся 4 часа. Атакующих Блюхер распределил пятью «волнами». Первая расчищает проходы в проволочных заграждениях. Вторая, 10 батальонов, подкатывается к валу. Третья, слившись со второй, прорывает оборону и продвигается дальше. Четвертая, 4 свежих полка, «чистильщики», добивают уцелевших в траншеях белогвардейцев. Пятая, кавбригада, включается в преследование бегущих. Но дроздовцы, даже ослабленные уходом на Литовский полуостров значительной части дивизии, не дрогнули. Отбивались отчаянно. Первая волна была истреблена, даже не достигнув заграждений. Вторая, с бронеотрядом, сумела преодолеть их первую линию, потеряв несколько машин, при этом была частично перебита, частично прижата к земле. В третью атаку среди колонн пехоты Блюхер пустил артиллерийские батареи, выдвинутые на прямую наводку. Но это лишь дало возможность отойти назад остаткам предыдущих отрядов. Фрунзе подтвердил приказ: готовиться к новому штурму. Попытку наступления 9-й советской дивизии по Арабатской стрелке снова отразили огнем врангелевские корабли.
Одолеть белых большевики все еще не могли. Ударные дивизии, захватившие было весь Литовский полуостров, под непрерывными контратаками пятились к его краю, панически просили о помощи. Фрунзе направил туда конницу — 7-ю кавдивизию и махновцев. В это же время он получил известие, что ветер переменился и вода возвращается в Сиваш. Тогда он приказал выгнать в Сиваш население окрестных сел и возводить дамбу. Удерживать воду плетнями, снятыми в тех же селах. Сколько можно, до конца. Сколько уж там людей перетонуло и осталось инвалидами — кто знает? Появление на Литовском полуострове кавдивизии и махновцев Каретника привело к перелому. Вслед им Фрунзе послал еще и 16-ю кавдивизию. Белые войска стали отступать к Юшуни, и большевики хлынули в Крым. Около полуночи Блюхер начал четвертый штурм Турецкого вала. Ночные действия оказались более удачными. К половине четвертого утра красные овладели гребнем вала. Защитники, дроздовцы и корниловцы, уже были отрезаны от своих. Их атаковали и с тыла, что способствовало успеху фронтальной атаки. Штыками они проложили дорогу и вырвались из окружения.
К вечеру 9.11 красные по всему фронту вышли к Юшуньским позициям, а 51 — я дивизия с ходу прорвала первую линию обороны. Дальше ее остановили. Большевики подтянули значительное количество артиллерии — 20 легких и 15 тяжелых батарей. 150 орудий, буквально перепахивали землю, сметая проволочные заграждения. На следующий день возобновились атаки. 51-я дивизия, наступающая на западном фланге, захватила вторую линию траншей. Но судьба сражения за Крым оставалась все еще неопределенной. Ее соседям, 15-й и 52-й дивизиям, продвинуться так и не удавалось. Фрунзе писал:
"Во всех позициях полугодичной борьбы Врангель как командующий в большинстве случаев проявлял и выдающуюся энергию, и понимание обстановки. Что касается подчиненных ему войск, то о них приходится дать безусловно положительный отзыв".
Белогвардейцы держались. Врангель попытался еще организовать контрудар, способный изменить ситуацию. Подтянул свой последний резерв — корпус Барбовича, которому предписывалось вместе с дроздовцами занять и удержать последнюю, третью линию обороны и отбросить красных. С Чонгарского направления началась переброска под Юшунь Донского корпуса.
Узнав от авиаразведки об этом перемещении, Фрунзе направил на Перекоп 2-ю Конармию, а 4-й приказал нанести удар с Чонгарского полуострова. В ночь на 11.11 30-я дивизия, воспользовавшись густым туманом, начала форсировать пролив по наплавным мосткам у Тюп-Джанкоя. На рассвете ее части ринулись на штурм. Завязался бой за первую и вторую линии окопов. Одновременно со стороны железнодорожной дамбы при поддержке бронепоездов пошла атака по основе взорванного моста. Здесь красные были разбиты и выброшены обратно, но бой отвлек часть сил от Тюп-Джанкойского участка, где по мосткам сумели переправиться две бригады. Получив сообщение о наступлении у Чонгара, угрожающем выходом в тыл всей группировке, сосредоточенной под Юшунью, Врангель повернул назад донцов, отправил к станции Таганаш все исправные бронепоезда. Контрудар теперь возлагался на одного Барбовича. 11.11 началось последнее сражение.